左明慧

摘要：本文對基于IEEE802.11標準的高校無線校園網(wǎng)絡覆蓋設計進行了分析研究，首先對IEEE802.11標準進行了概述，并在此基礎上提出了一種GPON環(huán)境下基于IEEE802.11標準的高校全覆蓋無線校園網(wǎng)絡的設計方案。

Abstract： This paper analyzes the wireless campus network coverage design based on IEEE802.11 standard. Firstly， the IEEE802.11 standard is summarized. Based on this， a full coverage wireless campus network design based on IEEE802.11 standard in GPON environment is proposed.

關鍵詞：IEEE802.11標準;高校無線網(wǎng)絡;覆蓋;設計研究

Key words： IEEE802.11 standard;university wireless network;coverage;design research

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）36-0199-03

0? 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+智慧化校園的開展，高校教學、科研以及教育管理的方式變得日益多元化，校園內智能手機、平板電腦、筆記本電腦等智能終端用戶也呈爆炸式增長，更多的設備，更多的用戶需要在更多的時間和校園內更廣的區(qū)域訪問校園網(wǎng)教育教學資源。這種變化直接改變了無線網(wǎng)絡在高校校園網(wǎng)中的配角地位。高校校園網(wǎng)實現(xiàn)WLAN全覆蓋將為校園網(wǎng)用戶隨時隨地提供無線網(wǎng)絡接入，也將能夠更安全、更便利的服務于學校的教育教學、科研和管理。

1? IEEE802.11標準簡介

IEEE802.11是美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）制定的無線局域網(wǎng)絡通訊標準，主要用于幫助網(wǎng)絡用戶通過無線方式進行局域網(wǎng)連接。IEEE802.11是其在1997年發(fā)布的首個無線局域網(wǎng)絡通訊標準，此標準對物理層和媒體存取層都進行了定義。IEEE802.11作為IEEE發(fā)布的第一個無線局域網(wǎng)絡通訊標準，在數(shù)據(jù)傳輸速度上最高只能達到2Mbps，遠遠不能滿足人們對網(wǎng)絡傳輸速度的要求，因此，在802.11的標準上，IEEE又陸續(xù)發(fā)布了一些列的無線局域網(wǎng)標準，目前應用范圍最大的應當是IEEE802.11n，它在2.4GHz頻段，理論上的最高傳輸速度可以達到600Mbps，可以滿足當前大部分無線局域網(wǎng)的要求。在IEEE發(fā)布的一系列標準中，目前最受關注的當屬IEEE802.11ac，它的理論傳輸速度可以達到1730Mbps，能夠很大程度的提高無線局域網(wǎng)的應用效率，它的出現(xiàn)具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2? 高校全覆蓋無線校園網(wǎng)絡設計

考慮到無線網(wǎng)絡技術的發(fā)展，高校校園網(wǎng)絡應用的普及以及校園用戶對于無線網(wǎng)的迫切需求，本文給出一種基于GPON網(wǎng)絡環(huán)境下的無線網(wǎng)絡全覆蓋架構方案，架構設計如圖1所示。

該設計方案有如下幾個特點：

2.1 無線校園網(wǎng)采用雙頻段設置

為保證信道之間不相互干擾，大型無線校園網(wǎng)必須對WLAN信道進行統(tǒng)一規(guī)劃并實施。802.11國際工作組織，提供了兩個不同的無線局域網(wǎng)頻段，2.4GHz和4.9/5.8 GHz，并且將每個工作頻段又劃分成了多個子信道，各國可以根據(jù)自身實際情況來規(guī)定如何對這些頻段進行合理使用。在我國，當前無線局域網(wǎng)常用的工作頻段為2.4GHz頻段，這一頻段的頻率在2.4GHz到2.483GHz之間，我們將其一共劃分為14個子信道，每個子信道的帶寬通常為22MHz。但是，在同時使用幾個頻道時，相近的頻道之間容易產生信號干擾，因此，為了盡量降低這種干擾，規(guī)定兩個相近頻道之間的中心頻率差值必須大于25Hz[2]。綜合考慮各方面的因素，此次無線校園網(wǎng)的建設計劃使用1信道、6信道以及11信道。

當然，目前我國開放了5.8GHz頻段的幾個子信道，這些子信道的中心頻率分別是5745MHz、5765MHz、5785MHz、5805MHz、5825MHz，這幾個信道各自獨立，可以有效防止信號干擾的情況出現(xiàn)，而且這個頻段的數(shù)據(jù)傳輸速度非?？?，可以大大提高網(wǎng)絡速度。因此，此次無線校園網(wǎng)工作頻段選擇以2.4GHz和5.8GHz工作頻段共同使用的方式。所以，我們在進行無線接入設備選擇時，選取了可以同時支持2.4GHz和5.8GHz兩個頻段接入的設備，為無線校園網(wǎng)的提速升級提供了基礎的設備保證。

2.2 不同區(qū)域采用的組網(wǎng)模式和無線設備不同

高校校園內無線網(wǎng)絡需要覆蓋的主要范圍包括辦公樓、學生宿舍、圖書館、會場、體育館、報告大廳、學校食堂、梯形大教室、普通教室、室外空間等。根據(jù)用戶和網(wǎng)絡布線情況可以將這些區(qū)域分成兩大塊：私密區(qū)域和公共區(qū)域。一般私密區(qū)包括所有辦公室（包括辦公樓、體育館、圖書館等）和學生宿舍，這些區(qū)域一般人數(shù)較少，2-6人左右，人員比較固定，房間內基本上都已經光纖到戶;而公共區(qū)包括樓內走廊、圖書館大廳、報告廳、教室、食堂、室外等，這些區(qū)域一般人數(shù)較多，人員流動大，范圍廣，光纖很難到位，故一般采用超6類雙絞線布線。

這兩種應用不同的區(qū)域，可以采用不同的架構模式。私密區(qū)可以采用GPON的OLT+ONU模式，ONU采用帶有Wifi功能的型號，這種ONU一般支持10個左右的用戶;而公共區(qū)域可采用無線控制器AC+瘦AP模式，所選AP應該能夠支持幾十個用戶。

由于之前無線校園網(wǎng)絡建設時統(tǒng)一采用同一型號的無線接入設備，存在區(qū)域無線信號覆蓋不全或者區(qū)域信號覆蓋過寬導致浪費的情況，本次在選擇無線接入設備時，根據(jù)校園內的區(qū)域差別分別選用不同型號的設備[3]。比如，會場、體育館、報告大廳、學校食堂、梯形大教室等地，由于區(qū)域面積比較大、用戶密度較高，網(wǎng)絡終端設備種類多樣，一般選擇高密型無線接入設備搭建無線網(wǎng)絡，此類型設備能夠同時接入多個用戶，非常適用于這種人口密集的場所;對于普通的教室以及實訓室等區(qū)域，由于用戶的密度并不高，但是區(qū)域面積大，網(wǎng)絡移動終端設備的類型較多，對設備的功能性要求比較強，在這些區(qū)域使用放裝型無線接入設備，這種設備功能性較強，而且可以同時接入幾十個網(wǎng)絡用戶，能夠滿足此類區(qū)域的使用需求;而對于室外區(qū)域，由于區(qū)域面積較大、環(huán)境較差、障礙物較多，因此必須做到信號遠距離覆蓋，但由于室外區(qū)域的無線局域網(wǎng)用戶較少，對設備功能性的要求較低，只要選用室外專用的大功率無線接入設備，就可以滿足要求。

2.3 無線網(wǎng)絡管理扁平化

在該無線網(wǎng)絡架構中，無論OLT+ONU模式還是AC+AP模式，所有的無線接入設備ONU/AP都不需要單獨設置，對于這些設備的注冊、配置和管理都是在OLT或者AC中完成，OLT和AC一般都和核心設備共同直接部署在中心機房，維護和管理非常方便高效。在OLT+ONU模式中，用戶VLAN數(shù)據(jù)經OLT直接透傳到BRAS進行認證，而AC+AP模式中用戶VLAN數(shù)據(jù)可以由本地轉發(fā)或AC集中轉發(fā)方式送至BRAS進行認證。整個架構從物理和邏輯上實現(xiàn)了無線設備的扁平化管理，大大減少了設備的管理復雜度，提高了工作效率。

2.4 用戶漫游設計

為了保證用戶帶寬和網(wǎng)絡私有性，一般辦公室和學生宿舍不采用漫游設計，也就是說用戶一旦離開相應區(qū)域的無線覆蓋范圍，信號自然就中斷，當用戶重新回到該AP信號區(qū)域時需要重新連接無線設備并認證。但對于公共區(qū)域的用戶而言，卻不是一個很好的選擇，可以想像，用戶在校園散步時上網(wǎng)，每當從一個無線AP范圍走到另一個無線AP范圍時網(wǎng)絡就要中斷一次，就要重新連接認證，則用戶的網(wǎng)絡體驗勢必很差，因此對于公共區(qū)域，必需采用用戶漫游的設計。

漫游是指用戶在部署了WLAN網(wǎng)絡的場所移動時，用戶終端可以從一個AP的覆蓋范圍移動到另一個AP的覆蓋范圍，用戶無需重新登錄和認證，如圖2所示。

WLAN網(wǎng)絡漫游中需要了解以下兩點：①漫游過程中SSID必須一致，且使用相同的安全設置。②漫游中選擇連接哪個AP是無線客戶端的動作，這個切換的時機和快慢受無線客戶端的芯片或設置的影響，所以在漫游切換過程中會出現(xiàn)不同的終端切換性能有差異。

2.5 有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的合理隔離設計

高校網(wǎng)絡包括有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡兩個部分，在進行無線校園網(wǎng)絡設計時，既可以將有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡同時連接在一個交換機上，也可以分開來，對其進行物理隔離[4]。不過將校園有線網(wǎng)和無線網(wǎng)進行物理隔離的設計方式更為合理高效。

該無線網(wǎng)絡架構設計中，特別考慮到這一點，盡量做到有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡的有效物理隔離。其中公共區(qū)域AC+AP部分采取全無線的網(wǎng)絡模式，用戶都是通過無線接入設備接入校園網(wǎng)，用戶數(shù)據(jù)直接經由AP-POE交換機—AC-核心交換1-BRAS。私密區(qū)域考慮到用戶相對比較固定，人數(shù)也很少，有線和無線隔離與否并不實際影響用戶帶寬和網(wǎng)絡體驗，因此私密區(qū)域OLT+ONU部分采用了有線和無線混合模式，用戶可以根據(jù)需要實際需要選擇是否帶wifi功能的ONU，用戶數(shù)據(jù)都經由ONU-OLT-核心交換2-BRAS。

3? 結束語

綜上所述，此次在基于IEEE802.11標準上，對高校無線校園網(wǎng)絡進行了新的覆蓋設計，改善了高校原有的無線校園網(wǎng)缺陷，提高了網(wǎng)絡傳輸速度，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的集中化管理，并且為以后無線校園網(wǎng)的持續(xù)升級打下了一定的基礎，為高校內的教師、學生、管理人員以及其他工作人員提供了一個優(yōu)質的無線網(wǎng)絡使用環(huán)境。

參考文獻：

[1]王金濤，李明齊，蔡青春.基于IEEE 802.11的無線組播網(wǎng)絡性能研究與驗證[J/OL].現(xiàn)代電子技術，2018（17）：20-24.

[2]靳盼.高校無線網(wǎng)絡覆蓋的建設管理及應用[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2018（04）：56，59.

[3]郭韓英.高校校園無線局域網(wǎng)架構與網(wǎng)絡行為管理探究[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（13）：130-133.

[4]黃鴻.校園無線網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化的研究[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2018（22）：59-62.

[5]陳博.關于高校校園無線網(wǎng)絡覆蓋的技術探討[J].數(shù)字通信世界，2018（05）：84，79.